基于共振隧穿微结构的GaAs基加速度计

介绍了一种基于共振隧穿微结构的GaAs基四梁式加速度计，设计了共振隧穿微结构以及GaAs基加速度计的结构，分析了加速度计的力学特性，讨论了加速度计的加工工艺，并利用该工艺在国内首次制作出加速度计。在分析了串联电阻的影响后，设计了加速度计的输出信号提取电路，并通过实验测试了该加速度计的线性度和灵敏度。结果表明：该加速度计的输出具有较好的线性度，而灵敏度比硅材料的最大压阻灵敏度高一个数量级，适合于高精度测试场合。     

硅微型加速度传感器技术

介绍了硅微加速度计的基本原理以及国内外最新发展的几种硅微加速度计的结构形式，包括压阻式、电容式、隧道式等，分析了这些传感器的基夸特点，总结出它们在传感器性能方面存在的一些问题，提出了一些解决关键问题的措施，并对目前两种新的微机理：共振隧穿和介观压阻效应的原理和应用前景进行了论述。     

水平式隧穿磁强计的反馈控制系统设计

分析了水平式隧穿磁强计控制系统的原理和特点;给出了反馈控制系统传递函数方框图;求出了水平式隧穿磁强计的表头、隧道效应及梳齿静电驱动等框图的传递函数.采用二阶有源带通滤波的方式来减弱外界的噪声影响,经实验验证,降低了隧道间隙的变动量,使得隧道间隙从0.4～1.6nm减少到0.9～1.1nm,满足设计要求.     

基于水银的电容式加速度计研究

探索一种基于新原理的加速度计,从根本上解决加速度计在弹性结构设计方面高灵敏度和抗高过载之间存在的矛盾;利用微滴水银作为对加速度敏感的弹性电极与硅片上电极构成电容式硅微加速度计,并可利用MEMS工艺来实现;通过建模仿真,水银电容加速度计的灵敏度要高于传统的MEMS电容加速度计;这种加速度计具有结构简单、对硅微加工工艺要求低、易于实现三维加速度测量的突出优点;对于冲击环境下的惯性测量有不可替代的作用.     

量子隧穿纤维的制备及其传感特性研究

介绍一种功能性纤维,它是用于感知外界微振动、微变形或是声波传输的传感纤维,因其运用隧道电流效应原理,故将其命名为量子隧穿纤维(QTF,quantum tunneling fibre),并对其传感特性做了初步研究,取得了一定的成果。通过不同方法制备出较优的纤维,搭建悬臂梁应变实验及振动实验。实验结果表明:量子隧穿纤维具有较高的静态及动态传感性能。     

基于几何反弹簧结构的高分辨率MEMS加速度计北大核心CSCD

为了提高MEMS加速度计分辨率和灵敏度,提出并设计了一种基于几何反弹簧原理的新型MEMS加速度计结构。拟采用静电力将加速度计静态工作点设置在梁低刚度位置来提高灵敏度。首先通过理论计算和有限元仿真,分析了几何反弹簧结构实现准零刚度的原理,并优化了关键几何参数;其次基于免划片SOI工艺完成了MEMS芯片制作;最后搭建了开环测试电路进行测试验证。测试结果表明:施加25 V偏置电压后,加速度计灵敏度从46.3 mV/g提高至51.1 mV/g,线性度为0.99%。验证了静电偏置几何反弹簧结构通过降低刚度系数来提高加速度计的灵敏度的可行性。     

基于柔性铰链机构的谐振式微加速度计设计制作

为设计制作高灵敏度、高稳定性的谐振式微加速度计,基于微制作工艺,采用柔性铰链机构和双端固定音叉谐振器设计了微加速度计结构;分别用解析法和有限元方法分析了加速度计的理论灵敏度,同时进行了谐振器结构优化设计;根据检测原理设计制作了测试用电路板,给出了开环谐振频率测试结果以及闭环时加速度测试结果。测试结果表明所设计的谐振式加速度计工作稳定,灵敏度约为55.03Hz/g,分辨力约为182×10-6g。     

一种梳齿力平衡式微加速度计

讨论了一种多梳齿力平衡式微机械加速度计表头系统工作原理。因加速度计制造中存在的间距不对称,提出通过调节正负反馈电压比的方法来减小输出非线性误差,并得到了调节的约束关系式。通过体硅深宽比刻蚀和微键合工艺制造了加速度计并进行了封装,闭环电路实验测试得到在未修正系数前,加速度计在量程为-60～65 g时最大非线性误差为-0.8%,修正后满量程最大非线性误差为0.08%。试验结果与理论分析能很好地吻合,验证了方法的有效性。     

新型隧穿磁强计结构－多梳齿结构

水平式隧穿磁强计在应用中,直梁所受的最大应力超出其许用应力出现直梁断裂的现象,同时由于所需驱动电压较高,限制了磁强计的应用范围。文中优先考虑梁内部应力对隧穿磁强计直梁尺寸进行设计,并改变其结构,采用新型的隧穿磁强计结构多梳齿结构,然后采用Ansys验证了改进后结构的正确性,同时对驱动电压和理论灵敏度进行了计算。研究结果表明：在保证直梁正常工作的前提下该设计可将磁强计所需的驱动电压降低到16．5V、在文中设计宽度下灵敏度较原宽度提高了1．35倍。     

新型侧壁绝缘体硅微机械工艺

介绍了一种全新的体硅微机械工艺，可以取代SOI硅片而直接在普通硅片上对不同的侧壁电学导通部分进行绝缘。该工艺在DRIE形成的绝缘深沟内进行SiO2绝缘薄膜填充，并用填充后形成的SiO2条对器件侧壁进行电学绝缘。对于该工艺的原理、可能出现的问题、制作流程的摸索等进行了探讨，并且给出使用该工艺实现的一个带自检驱动功能的加速度计。该加速度计采用压阻原理，器件的压阻敏感电阻部分，通过在侧面进行半导体杂质扩散而形成。